Rok świetlny. Zajmujemy się diodami świecącymi. Obliczamy jakieś rezystancje, budujemy migacze LED oparte o nieśmiertelne układy scalone NE555. Wszystko po to, by… No właśnie. Wyemitować fotony, wyprodukować światło. Rozświetlić ich blaskiem mrok kwadrans po północy. Tylko gdzie to światło ulatuje? Co jeszcze ciekawsze – z jaką prędkością?
Szczerze Ci powiem, że pomysł na ten krótki wpis zrodził się już dawno. Powiem Ci więcej! Pomysł przerodził się w tekst, który dojrzewał sobie gdzieś w wordpressowych czeluściach bloga. Dziś akurat przeglądałem szkice i się nań natknąłem. Myślę co tam, trzeba publikować!
Podzielę się z Tobą jeszcze jednym newsem. Blog prowadzę już ponad dwa lata. Raz jest lepiej, czasem publikuję mniej regularnie. Ostatnio jednak staram się cisnąć i ćwiczyć pisząc więcej. Częściej. Cały czas przyświeca mi główny cel. Dzielenie się wiedzą. Tłumaczenie trudnych rzeczy w sposób prosty. Rozkładanie definicji na czynniki pierwsze. Sam wiesz.
To wszystko wymaga czasu, a czas to pieniądz. No właśnie jak już przy pieniądzach jesteśmy. Małymi kroczkami wszedłem w program partnerski wydawnictwa Helion. Stwierdziłem, że warto spróbować. W końcu i tak polecam ich niektóre książki na blogu. Zasada jest prosta, chodzi o afiliację. Na razie w artykule „Książki o elektronice dla początkujących” zamieściłem kilka linków afiliacyjnych. Ciebie jako czytelnika to nic więcej nie kosztuje. Ja mogę w ten sposób pozyskać jakieś drobne (przynajmniej początkowo) kwoty na rozwój.
Krótko mówiąc sytuacja 3xWIN. Ty wiesz, jakie książki warto kupić. Ja mam z tego parę złotych, jeśli zdecydujesz się na zakup poprzez mój blog. Wreszcie wydawnictwo zyskuje nowych klientów. Jak dla mnie całkiem przyjemna i uczciwa sytuacja.
To tak słowem wstępu. Wróćmy do ten tego roku świetlnego. Czas goni. Lećmy więc w przestworza!
Astronomiczne jednostki odległości
Świetlne lata, godziny i minuty. Parsek, astronomical unit i odległość Ziemi od Księżyca. Średnica Jowisza i promień Słońca. Jak się uprzeć to znalazłoby się jeszcze wiele, naprawdę wiele jednostek zdatnych do określania odległości w kosmosie. Fakt, ale to ta jedna, związana z poczciwym fotonem jest najpopularniejsza. W szczególności dopełniona rzeczownikiem „rok”. Rok świetlny i to o nim zaraz będzie, ale jeszcze nie teraz, za chwileczkę, za momencik. Jeśli już wymieniłem inne jednostki to w sumie wypadałoby coś o nich napisać, żeby Cię zainteresować chociaż.
Parsek
Nie wiem jak Ty, ale ja spotykałem się ładnych parę razy z „parsekiem”. Może nie występuje w literaturze tak często jak „rok świetlny”, ale chyba jest w czołówce. Czym zatem jest parsek? Definicja brzmi mniej więcej tak…
„Odległość, dla której roczna paralaksa położenia Ziemi obserwowanej prostopadle do płaszczyzny orbity wynosi jedną sekundę łuku”
Tak. Wszystko jasne prawda? No dla mnie jednak nie. To może poszukajmy nieco zwięźlejeszej definicji.
„Jeden parsek to odległość ciała od Ziemi, dla której roczna paralaksa wynosi jedną sekundę kątową”
Trochę lepiej, ale szału nie ma. Mamy dwa pojęcia, które niekoniecznie brzmią znajomo:
- paralaksa (roczna paralaksa)
- sekunda kątowa
No cóż, trzeba się z tymi mile brzmiącym słowotwórstwem rozprawić.
Paralaksa
Paralaksa określa kątową zmianę położenia „ciała niebieskiego na sferze niebieskiej”, czyli np. Ziemi, która wynika ze zmiany położenia obserwatora. Jest miarą odległości (kątową).
Sekunda kątowa
Sekunda jest jednostką miary, jednak nie mówimy teraz o pomiarze czasu, a bardziej o pomiarze odległości. Precyzyjniej rzecz ujmując – pomiarze kąta. Wiesz jeśli masz okrąg i zaczniesz się po nim przemieszczać to okrążając cały okrąg „zrobisz” 360 stopni. Połowa okręgu to będzie 180 stopni, ćwiartka to 90 stopni, czyli kąt prosty. Kojarzysz pewnie z lekcji matematyki, prawda? To teraz jedna sekunda. Wróćmy do sekundy związanej czysto z czasem.
- 1 godzina = 60 minut
- 1 minuta = 60 sekund
- 1 godzina = 60*60 sekund
- 1 godzina = 3600 sekund
Podobnie jest gdy mówimy o mierze kąta płaskiego, o sekundzie kątowej. Największą miarę będzie stopień (godzina), mniejszą minuta kątowa (minuta), a jeszcze mniejszą sekunda kątowa (sekunda).
- 1 stopień = 60 minut kątowych
- 1 minuta kątowa = 60 sekund kątowych
- 1 stopień = 3600 sekund kątowych
Można też w drugą stronę.
- 1 sekunda kątowa = 1/3600 stopnia
- 1 sekunda kątowa = 1/60 minuty kątowej
Warto dodać, że stopień, minuta i sekunda mają swe oznaczenia.
- 1° to 1 stopień
- 1′ to 1 minuta kątowa
- 1″ to 1 sekunda kątowa
Jeszcze tylko…
Dla zainteresowanych:
- 1 parsek to ok. 3.2616 lat świetlnych
- 30.000 parseków to średnica drogi mlecznej
- używa się nie tylko samych parseków, ale też mili-, kilo-, mega- i gigaparseków jako jednostek pochodnych
AU, czyli Astronomical Unit
Po polsku po prostu „j.a.”, czyli „jednostka astronomiczna”. AU (albo po prostu „au”) wynosi 149 597 870 700 metrów. Jakby to bardzo zaokrąglić to jest jakieś 150 milionów kilometrów. Skąd ta wartość? Jest to uśredniony dystans dzielący Ziemię i Słońce – ta definicja obowiązuje od 2012 roku. Wcześniej definicja była „nieco” inna, na pewno dużo mniej przystępna. Pozwolisz, że akurat jej nie zacytuję.
Przed chwilą opisałem parsek. Warto wiedzieć, że jeden parsek to 206 265 au.
LD, czyli Lunar Distance
Wspominałem o odległości Ziemia-Księżyc? Ano wspominałem. Lunar Distance to w dosłownym tłumaczeniu „odległość Księżyca”. Jak wiemy odległość ta się zmienia. Za wartość LD przyjmuje się więc średni dystans jaki dzieli Ziemię i jej naturalnego satelitę. Lunar Distance wynosi ok. 384 000 km. Gdzie się spotkasz z tym terminem? M.in. w artykułach poruszających temat planetoid mijających Ziemię.
Jeden LD drogi czytelniku to jakieś 0.0026 au. Innymi słowy odległość Ziemi od Księżyca jest w dużym przybliżeniu 400 razy mniejsza, niż odległość Ziemia-Słońce.
Średnica Jowisza
Średnica Jowisza to po prostu… Dwa jego promienie! Tak dokładniej to jakieś 142 984 km. Do czego się wykorzystuje tę wartość? Ano do opisu wielkości planet poza Układem Słonecznym.
Promień Słońca
Ależ to nic prostszego, niż połowa średnicy Słońca! Przyjmuje się, że jest to ok. 696 000 km, czyli 0.004652 AU (jednostki astronomiczne). Wartość tę często wykorzystuje się do określania promienia gwiazd, jednocześnie porównując je z naszą „życiodajną i światłodajną” gwiazdą.
Godzina dla światła
Światło w ciągu godziny potrafi przebyć jedną czwartą odległości pomiędzy Słońcem a Neptunem. Sporo zważywszy na fakt, że Neptun jest obecnie najbardziej oddaloną od Słońca planetą w Układzie Słonecznym. Pewnie obiło Ci się o uszy, że jeszcze dalej unosi się w bezkresie wszechświata Pluton. Owszem, unosi się nadal i nikt go nie ukradł (Księżyca nawet nie udało się ukraść, film tylko jakiś nagrali). Problem w tym, że Pluton nie jest już uznawany za planetę.
Jeśli zatem zbudujesz machinę zdolną skompresować Cię do rozmiarów fotonu to… Może jakimś cudem uda Ci się przelecieć na wycieczkę w nieznane. Zarezerwuj sobie jednak jakieś 4 godziny. Tak to sporo. Mniej więcej tyle ile zajmuje podróż z Wrocławia do Warszawy pociągiem. Takim PKP TLK 61106 „Ślęża” o 4:42 (pisane 14.10.2016r. jakby kto pytał) na przykład. Kto wie, jeśli nie Ty to może Elon Musk coś wykombinuje?
Rok świetlny po prostu
Przechodzimy do sedna sprawy. Rok świetlny – jak się łatwo domyślić – to odległość, którą jest w stanie pokonać światło w próżni przez rok – 365.25 dni. To jakieś $\rm{9.5 \cdot 10^{15}}$ m. Jak się uprzeć to stwierdzenie, że to około 10 biliardów metrów, nie będzie kłamstwem. Tak w ogóle to rok świetlny równy jest plus minus…
- 0.3066 pc
- 63241 au
- 9.5 biliona kilometrów
Jakiś symbol? Rok świetlny zazwyczaj oznacza się jako „ly” – od ang. „light year”. Możesz spotkać się też z pojęciami: dzień świetlny, godzina świetlna i minuta świetlna. Co one oznaczają? Chyba się domyślasz.
Ponad dźwiękiem, ponad światłem
Fajnie byłoby stać się na chwilę małym fotonem. Niespełna dwie sekundy i jesteśmy na Księżycu. Niespełna osiem minut i grzejemy się przy Słońcu – dosłownie. Oczywiście nie jest kolorowo. Jeśli nawet moglibyśmy się „zamknąć w fotonie” to niestety życia by nie starczyło na zwiedzanie wszechświata. Wszak średnica samej Drogi Mlecznej to jakieś sto tysięcy lat świetlnych. O całym (znanym nam, obserwowalnym) wszechświecie nie wspominając.
Z drugiej strony… Czy setki lat temu przeciętny śmiertelnik ogarniał fakt, że kiedyś ludzie będą latać samolotami z prędkością ponaddźwiękową? Szybciej, niż dźwięk. My nie ogarniamy tego, że dałoby się przekroczyć prędkość światła. Sam tego nie pojmuję, bo wg wielu czytelników zahaczałoby to o jakąś pseudonaukę i koktajl teorii spiskowych na przystawkę.
Nigdy nie mów nigdy.
Fotonem w mrok!
…czyli słów kilka na koniec.
Często astronomiczne są trudne do prostego wytłumaczenia. Czasem, rzec można, wytłumaczenie zahacza o kosmos. Nic dziwnego, wszak czym innym zajmuje się astronomia?
_
Zdjęcia: 1